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为了控制好日益严重的水体富营养化问题,城镇生活污水处理厂对出水中氮、磷的排放标准提出了更高的要求,众多生物脱氮除磷工艺也应运而生。在我国,部分地区的城市生活污水中的有机碳浓度较低,然而生物脱氮和除磷过程均需要有机碳源,因此对低碳生活污水的处理成为水处理领域亟待解决的问题。针对此问题,本研究采用序批式反应器(SBR)处理模拟生活污水,比较了最优工艺条件下低曝气运行的粉末活性炭-序批式反应器(PAC-SBR)和SBR反应器的脱氮除磷效果,并研究了不同C/N对PAC-SBR的脱氮除磷效率的影响,分析了低曝气下PAC-SBR的运行特性和优越性。通过对污泥进行驯化确定了SBR工艺运行条件,即运行周期设为6h,包括:进水段1h-搅拌段1h-曝气段3h-搅拌段30min-沉淀并排水段30min。控制SBR反应器在不同的曝气量下运行,随着曝气量的降低,COD、氨氮和TP的去除率均降低;过高或过低的曝气量均会降低TN的去除率;控制曝气量为24L/h时,SBR反应器达到最佳的脱氮除磷效果,其COD、TN和TP的平均去除率分别可以达到90.02%、81.13%和88.12%。在曝气量24L/h下,PAC-SBR具有明显的优势,其COD、氨氮、TN和TP的平均去除率均高于SBR反应器,出水水质明显得到改善,可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A类标准规定;相对于SBR反应器的SVI值则始终大于150mL/g而言,PAC-SBR的SVI值最终在90~118mL/g之间波动,其反应器内污泥的沉降性能得到改善,活性污泥浓度也较高;在不同C/N比(5、7.5、10)的进水下运行PAC-SBR,随着C/N的增大, NH4+-N的去除率变化极小,TN的去除率却逐渐提高,在C/N≥7.5时,TP的去除率稳定在95%以上,说明增大进水中有机碳的浓度,更有利于反硝化菌的反硝化作用,可使出水中脱氮效果达到最佳。PAC-SBR反应器在低曝气下运行的过程中,粉末活性炭的多孔结构和巨大的比表面积,能吸附水中的溶解氧、微生物细胞、酶以及可生物降解有机物在其表面,使得PAC-SBR反应器内的DO浓度降低,因此而增大了氧转移速率。PAC与微生物形成的污泥絮体,将PAC优良的吸附作用与微生物的氧化能力结合在一起,改善了污泥絮体的结构,最终吸附在PAC表面的氨氧化菌和好氧聚磷菌能快速利用吸附在其上的DO和基质进行生物降解,提高了反应器内相关功能菌的活性,促使PAC-SBR反应器内先后形成缺氧-厌氧-微氧/缺氧-缺氧的环境,有利于同步硝化反硝化和反硝化除磷,最终PAC-SBR内的同步硝化反硝化率达到55.54%,反硝化聚磷菌(DPAO)占总聚磷菌的比例为57.75%,节省了碳源,实现了低曝气下PAC-SBR对低碳生活污水的脱氮除磷处理。